ECG 与PPG 结合的血压测量技术

2018-08-30 19:34:30

ECG 与PPG 结合的血压测量技术

ECG 与PPG 结合的血压测量技术,就是利用同一动脉脉搏波从心电R 波传输至PPG 特征点之间的时间间隔为PTT 来估血压。只要血管壁的弹性模量保持恒定,收缩压( SBP) 的变化量可由高频分量来表示,其中高频分量是由心电R 波作为起至PPG 特征点的时间间隔PTT 计算得到,低频分量为间歇地由听诊或者示波法测得的收缩压数据。将高频分量与低频分量结来计算收缩压

可推导出血压的计算公式

v 表示脉搏波波速,K 表示经过的距离,T 表示传播时间。由于动脉壁的厚度a、内部直径d 可以忽略,动脉壁的弹性E0变化足够缓慢,所以对式( 10) 两边求导可得

故高频分量可以表示为

收缩压值的计算公式为Pe = Pb + ΔP,其中,Pb表示示波法或听诊法测得的血压值。然而,低频分量是会缓慢改变的,该方法需要在一段时间后对低频分量进行重新校准。对20 位心血管患者进行实验并与有创方法进行比较,结果显示两种方法得到的收缩压值的相关系数为0. 97 ± 0. 02( 平均差± 标准偏差) ,误差范围在10% 内的监测数据占总数据的97%Ma 等对PTTp( 同一个心动周期内,心电R 波为起点至PPG 波形顶点的时间间隔) 、PTTf( 心电R 波为起点至PPG 波形底部的时间间隔,如图1 ( a) 所示) 与收缩压、舒张压( DBP) 进行相关性的分析,最后得出结论: PTTf与SBP、PBP( 收缩压与舒张压之差) ( 如图1( b) 所示) 的相关性要好于PTTp

Heard 等根据Bramble-Hill 模型,推导出了脉搏波传播时间Cdx与收缩压、舒张压之间的关系式,并且为了提高舒张压的算精度,还在舒张压计算公式中引入了人体的心率信号作为参数[16],即

公式中,PSi与PDi分别代表收缩压、舒张压,IHRi代表第i 个脉搏波的瞬时心率,ks、kd与kIHR为固定的常量,k sys_cal与kdis_cal为校准参数。该方法获得的血压值与示波法测得的血压值进行对比,平均差与标准偏差的结果分别为: SBP,4. 0 ± 9. 6 mmHg; DBP,小于1. 5 ± 6. 4 mmHg; MBP,小于1. 5 ± 6. 3 mmHg。基于该方法,汇诚和科技设计了了可穿戴的医疗设备“心率血压手表” ,可实时地对心电、血压进行监测。由于把心电与PPG传感器都设计在了手表上,提高监测装置的移动性。此外,该装置还能够收集并建立一个被测对象生理参数的数据库,通过智能手机APP随时管理和测试压。对比电子血压计,该装置估计的收缩压准确率为94. 6% ,舒张压准确率为92. 35%。血压测量精度达到±3ppm,完全达到了医疗级水平。